一种垂直取向石墨基异质结及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直取向石墨基异质结及其制备方法，其是由金属纳米膜‑垂直取向石墨膜‑半导体三层结构组装而成。其可以高效吸收X射线，放大并约束X射线辐照产生的光电流。此探测器在低剂量区间(0.01n—10μGy<subgt;air</subgt; s<supgt;‑1</supgt;)室温下具有高于2×10<supgt;8</supgt;C Gy<subgt;air</subgt;<supgt;‑1</supgt;cm<supgt;‑2</supgt;的高灵敏度、低于0.05nGy<subgt;air</subgt; s<supgt;‑1</supgt;的最低检测限以及小于50ns的超快响应速度，在直接型探测器中独树一帜。本专利为高灵敏度、超快X射线探测器的设计提供了新的思路，有利于加速医用CT往有利于人体健康的低剂量区间发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料，特别涉及一种垂直取向石墨基异质结及其制备方法。

技术介绍

1、在超低剂量、高速x射线探测器广泛应用于医疗影像、安全检查和工业检测等领域，但是x射线对人体辐射损伤严重，其辐照剂量的降低是x射线应用的永恒追求。此外，x射线因其频率高，加载信息量大，因此可用于太空通讯，器件对x射线的高速响应决定了信息传输的速度。

2、目前，超低剂量、高速响应的x射线探测器件发展缓慢。新型材料如石墨烯、过渡金属二卤化物、钙钛矿等在x射线探测领域的应用，有望提高探测器的性能。但两者都不能兼顾超低剂量和高速响应。随着微电子和人工智能技术的发展，未来的x射线探测器将更加集成化和智能化，能够实现更快速、超低剂量的探测。

3、随着新材料、微电子和人工智能技术的迅速发展，超低剂量、高速x射线探测器正朝着集成化、智能化、高性能化的方向发展。其中，石墨基材料由于具有独特的物理和化学性质，如高电子迁移率、稳定性、载流子增益等，在超低剂量x射线探测方面具有巨大潜力。因此，对石墨基超低剂量x射线探测器的研究和开发，将成为未来技术开发的热点和重点。

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【技术保护点】

1.一种垂直取向石墨基异质结，其特征在于，包括半导体层、垂直取向石墨层和增强层，所述增强层为厚度在20～40nm的金属层；所述垂直取向石墨层的厚度在1～50μm，由取向度在95％以上的石墨烯片组成，密度在1.8～2.3g/cm3且ID/IG小于0.5％；所述半导体层的厚度在1～200μm。

2.根据权利要求1所述的垂直取向石墨烯/半导体异质结，其特征在于，所述半导体层为Si、Ge、SiC、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgSe、HgTe...

【技术特征摘要】

1.一种垂直取向石墨基异质结，其特征在于，包括半导体层、垂直取向石墨层和增强层，所述增强层为厚度在20～40nm的金属层；所述垂直取向石墨层的厚度在1～50μm，由取向度在95％以上的石墨烯片组成，密度在1.8～2.3g/cm3且id/ig小于0.5％；所述半导体层的厚度在1～200μm。

2.根据权利要求1所述的垂直取向石墨烯/半导体异质结，其特征在于，所述半导体层为si、ge、sic、aln、alp、alas、alsb、gan、gap、gaas、gasb、inn、inp、inas、insb、zno、zns、znse、znte、cds、cdse、cdte、hgse、hgte、pbs、pbse、pbte、钙钛矿、金属碳化物(mxene)、金属质复合半导体(如hgcdte)、金属碘化物(如hgi2)的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的垂直取向石墨基异质结，其特征在于，所述增强层中的金属元素为原子序数在20以上的惰性金属。

4.一种垂直取向石墨基异质结的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，由取向的热解石墨、碳碳复合材料或石墨烯构成的材料为膜材料、纤维材料及其...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭蠡，
申请(专利权)人：长三角物理研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：